Ultra sottile, a base di ferro elettrico e con una bassissima se non alcuna degradazione dopo miliardi di commutazioni. Questo e altro è il nuovo transistor sviluppato da un gruppo di fisici del MIT, che ha tutte le carte per trasformare radicalmente il mondo dell’elettronica.
Ecco il transistor ultra sottile del MIT che cambierà l’elettronica
Guidato dai professori Pablo Jarillo-Herrero e Raymond Ashoori, il team di ricerca del MIT ha presentato recentemente un nuovo transistor che, grazie al suo particolare materiale ferro-elettrico, è capace di commutare tra cariche positive e negative ad una velocità decisamente superiore agli standard attuali.
Parliamo di una velocità che rasenta il nanosecondo, e il tutto senza mostrare alcun segno di degrado, come riferisce il MIT, nemmeno dopo 100 miliardi di commutazioni: un traguardo impressionante rispetto ai dispositivi di memoria flash convenzionali, che soffrono ancora oggi di problemi di usura.
Inoltre, il suo spessore ultra-sottile, dell’ordine di miliardesimi di metro, apre nuove possibilità per una memoria del computer più densa e transistor più efficienti dal punto di vista energetico. Questo è particolarmente rilevante dato che la tensione necessaria per la commutazione diminuisce con lo spessore del materiale.
Come sono riusciti a svilupparlo
Come già anticipato, alla base di questo transistor c’è il suo materiale ferro-elettrico. In esso le cariche positive e negative si dirigono spontaneamente su lati o poli diversi, ma, con l’applicazione di un campo elettrico esterno, tali cariche cambiano lato, invertendo la polarizzazione. Proprio su questo si basa la commutazione, che può essere utilizzata per codificare informazioni digitali che rimangono sempre stabili nel tempo.
Già presentato in un articolo pubblicato su Science nel 2021, il materiale in questione si basa su fogli atomicamente sottili di nitruro di boro impilati in modo parallelo tra loro. Si tratta di una configurazione che non esiste in natura, e che, quando viene applicato un campo elettrico come innesco, permette a uno strato del materiale di nitruro di boro di “scivolare” sull’altro, cambiando leggermente le posizioni degli atomi di boro e azoto. In questo modo, grazie allo “scorrimento” di questi due strati, ci si ritrova con una struttura elettronica radicalmente diversa.
Ma come per molte tecnologie sperimentali, nonostante il grande potenziale, restano ancora delle sfide importanti da affrontare prima che questo transistor possa essere prodotto su larga scala. Tra le più importanti, la stessa produzione dei materiali ferro-elettrici, ancora oggi complessa e non adatta alla produzione di massa. E così anche l’innesco stesso della ferro-elettricità. Proprio per questo il team sta infatti esplorando metodi alternativi per innescarla, come l’uso di impulsi ottici.
Per saperne di più su questo studio, vi consigliamo la lettura del paper integrale pubblicato su Science.
Kenji Yasuda, Evan Zalys-Geller, Xirui Wang, Daniel Bennett, Suraj S. Cheema, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Efthimios Kaxiras, Pablo Jarillo-Herrero e Raymond Ashoori, Ultrafast high-endurance memory based on sliding ferroelectrics, Science (2024), DOI: 10.1126/science.adp3575.
